高中化学第四章非金属及其化合物4.1无机非金属材料的主角--硅教学课件新人教版必修1.ppt

第四章非金属及其化合物,发现:非金属位于元素周期表的什么位置?,它们与人类的生存环境、生活和生产有何关系?,从沙滩到用户,非金属及其化合物,第一节无机非金属材料的主角_硅,1.含量：地壳中第二，为26.3%，约1/4强。,2.结构最外层4个电子，既不易失去也不易得到电子，主要通过的形式形成四价的化合物。,共用电子对,二.硅及其化合物的作用,硅的用途树形图,3.硅单质的性质,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体熔、沸点高、硬度大晶体硅是良好的半导体,（1）.物理性质:,在常温下，化学性质不活泼。,只与强碱、氟化氢、氟气反应,(2)、硅的化学性质,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2,加热时，Si可以和O2、Cl2等反应。,你知道吗?,常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有？,单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。,天然的SiO2硅石,二.硅的化合物,1.二氧化硅（SiO2）,石英还是制造分子筛的原料。这种晶体中有笼穴，像筛子一样，有的分子能透过，有的分子不能透过，因此称为分子筛，科学家根据需要，已经用SiO2合成许许多多笼穴大小不同的分子筛，广泛用于气体分子的分离，还用作催化剂等,在环境科学、绿色化学方面很有意义,2.SiO2的SiO4四面体结构,正四面体空间网状结构硅氧比例：1：2没有SiO2分子存在，只存在硅氧原子,水晶,玛瑙,信息高速公路骨架光导纤维,二氧化硅天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅.砂、石英、水晶的主要成分都是SiO2,坚硬难熔的固体，不溶于水。熔沸点高.,常温下，二氧化硅的化学性质不活泼不与水、酸（HF除外）反应，能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。,(1).物理性质:,(2).化学性质:,（1）跟碱（热的浓碱）反应（CO2可以跟稀的冷的碱反应），反应方程式是：SiO22NaOHNa2SiO3H2O，比较：CO22NaOHNa2CO3H2O,思考：实验室盛装NaOH溶液时用什么塞子？为什么？）,（2）跟碱性氧化物反应SiO2CaOCaSiO3，比较：CO2CaOCaCO3，条件的不同说明什么问题？,高温,（3）与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃。,二氧化硅与二氧化碳比较,无色固体、高,无色气体、低,大、难溶,小、可溶于水,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+CaO=高温=CaSiO3SiO2+Na2O=高温=Na2SiO3,CO2+Na2O=Na2CO3,SiO2+2C=高温=Si+2CO,CO2+2C=高温=2CO,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2,CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3,SiO2用途,光导纤维石英：耐高温化学仪器、石英电子表石英钟水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、高级工艺品和眼镜片玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品,二氧化硅的用途,想一想,1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？,HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。,NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。,硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。,酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。,（二）硅酸(H2SiO3),干燥硅胶,湿硅胶,硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。,用途：,探究实验:向饱和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸。,现象,结论,方程式,滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生,Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水.,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（）A.溶解性：CO2H2CO3C.熔点：SiO2CO2（干冰）D.硬度：SiO2CO2,C,2、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是（）A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液,C,3、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（）A.纯碱溶液B盐酸C硫酸D苛性钠溶液,B,三、硅酸盐,硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水，化学性质稳定。,硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,放入蒸馏水,现象,结论,水份蒸发后燃烧,放入Na2SiO3溶液,水份蒸发后不燃烧,水份蒸发后，失去防火作用,防火效果好用作防火剂,实验4-2,最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称为水玻璃，硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂等。,硅酸盐的表示方法：,化学式法：,氧化物法：,硅酸钠：Na2SiO3,硅酸钙：CaSiO3,硅酸钠：Na2OSiO2,硅酸钙：CaOSiO2,硅酸盐写成氧化物的原则,一般原则是：先写一系列金属氧化物，并按金属活动性顺序排列，较活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含有氢元素的H2O最后写。氧化物之间加黑点隔开，各氧化物的系数均为整数，并写在相应氧化物前面。写成氧化物后，原化学式中的各元素、原子的个数比应保持不变。,高岭石：Al2O32SiO22H2O,石棉：CaO3MgO4SiO2,沸石：Na2OAl2O33SiO22H2O,云母：K2O3Al2O36SiO22H2O,长石：K2OAl2O36SiO2,水泥：3CaOSiO22CaOSiO2,玻璃：Na2OCaO6SiO2,粘土：Al2O32SiO22H2O,t,水泥是一种非常重要的建筑材料。万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。,湘乡水泥厂,生产过程：,黏土和石灰石。,两磨、一烧。研磨煅烧再磨成细粉；,水泥的生产原料：,普通硅酸盐水泥的成分：,1、水泥,水泥的性能：,水泥具有水硬性。,水泥、沙子和水的混合物建筑黏合剂。,水泥、沙子和碎石的混合物。,混凝土：,水泥砂浆：,2、玻璃：,生产过程：,纯碱、石灰石和石英。,玻璃的生产原料：,普通玻璃的成分：,Na2SiO3、CaSiO3和SiO2组成的混合物。或Na2OCaO6SiO2；,玻璃无固定的熔沸点，在一定温度范围内软化。,玻璃的性能：,3、陶瓷：,陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。,家用陶瓷,江西宜兴，有陶都之称。,隋带烧制的三彩陶骆驼,瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。,江西景德镇。,江西景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为：“洁如玉、明如镜、薄如纸、声如罄。”,我国素有“瓷都”之称的地方,江西景德镇所烧制的瓷器,传统无机非金属材料：,陶瓷、玻璃、水泥,新型无机非金属材料：,新型陶瓷,高温结构陶瓷、压电陶瓷,透明陶瓷、超导陶瓷等,新型无机非金属材料：,1、新型无机非金属材料的特征：,（1）耐高温、强度高；,（2）具有电学性质；,（3）具有光学性质；,（4）具有生物功能；,2、结构材料高温结构陶瓷：,(1)氧化铝陶瓷(人造刚玉)：,高压钠灯的灯管就是用氧化铝陶瓷制作的。高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达1万小时2万小时，比高压汞灯寿命长2倍，是白炽灯手民能够的10倍，是目前寿命最长的灯。,高压钠灯,透明氧化铝陶瓷,注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。,用高温结构陶瓷做的发动机叶片,1.下列物质中属